不同产地太子参药材及其根际土壤无机元素的关联分析△

邹立思，马阳，王胜男，侯娅，刘训红*，兰才武

(1.南京中医药大学 药学院，江苏 南京 210023；2.贵州昌昊中药发展有限公司，贵州 凯里 55600)

·中药农业·

不同产地太子参药材及其根际土壤无机元素的关联分析△

邹立思1，马阳1，王胜男1，侯娅1，刘训红1*，兰才武2

(1.南京中医药大学 药学院，江苏 南京 210023；2.贵州昌昊中药发展有限公司，贵州 凯里 55600)

目的：分析不同产地太子参药材及其根际土壤中无机元素，探讨其内在关系。方法：采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定国内4个主产区太子参药材及其土壤中20种无机元素的含量，用SPSS16.0对数据进行相关性分析。结果：传统产区太子参药材中铁、铝含量远高于栽培基地药材，且对钙有富集作用；相关分析表明，传统产区太子参药材与土壤中无机元素的含量显著相关，栽培基地药材与土壤中无机元素的含量基本不相关。结论：太子参药材所含无机元素可能与其地道性呈现一定的相关性，为认识太子参的地道性成因提供参考。

太子参；无机元素；土壤；关联分析

太子参来源于石竹科假繁缕属植物孩儿参Pseudostellariaheterophylla(Miq.)Pax ex Pax et Hoffm.的干燥块根。目前除江苏句容传统产区外，福建柘荣、贵州施秉、安徽宣州等地已建立大规模栽培基地，由于遗传及生态环境的不同，造成太子参有效成分的积累差异较大，商品药材质量参差不齐[1-4]。中药材中所含微量元素与其临床疗效有着密切关系，除直接参与和调节体内必需的元素外，常与其药用有机成分产生协同作用，增强其药效，因此药材中微量元素的种类和含量可作为中药质量评价的一项重要指标[5-7]。近年来，对不同产地太子参药材的成分分析和品质评价主要集中于有机代谢产物[8-10]，对不同产地药材及其土壤中无机元素相关性研究尚未见系统报道。本实验旨在通过分析不同产地太子参药材及其根际土壤中无机元素种类及含量，找出太子参无机元素的特征，同时分析不同产地太子参与土壤中无机元素的关联，为探讨产地对太子参药材品质形成的影响及其药材地道性成因提供依据。

1 材料与方法

1.1 仪器

OptimaTM2100DV电感耦合等离子体发射光谱仪(美国Perkin Elmer公司)；ETHOS A型微波消解系统(意大利MILESTONE公司)；YP601N型电子分析天平(上海精密科学仪器有限公司)；DHG-9023A型电热恒温鼓风干燥箱。

1.2 试剂与药材

各元素标准溶液均为国家标准样品：含有27Al、75As、137Ba、9Be、209Bi、112Cd、59Co、52Cr、64Cu、56Fe、24Mg、55Mn、59Ni、122Sb、119Sn、48Ti、51V、65Zn的多元素标准溶液(100 μg·mL-1)；56Fe(GSB04-1726-2007)、27Al(GSB04-1713-2007)、24Mg(GSB04-1735-2007)、40Ca(GSB04-1720-2007)、39K(GSB04-1751-2007)、200.5Hg(GSB04-1729-2004)、207Pb(GSB04-1742-2007)的单元素标准溶液(100 μg·mL-1)，国家有色金属及电子材料分析测试中心；65%硝酸(AR，批号081230799)；盐酸(GR，批号20090219)试验所用水均为双重蒸馏水。

太子参药材与其相对应的土壤样品分别采自江苏句容、福建柘荣、贵州施秉及安徽宣州4个产区，采集时间为2013年6至7月份，即遵从当地传统采收期，每个采样点多点随机混合采样。收集太子参块根作为药材样品，其块根所带泥土作为土壤样品。药材样品均经南京中医药大学药学院刘训红教授鉴定为石竹科太子参Pseudostellariaheterophylla(Miq.) Pax ex Pax et Hoffm.的块根，留样保存于南京中医药大学中药鉴定实验室。太子参药材及其土壤样品信息见表1。

表1 太子参药材及其土壤样品信息

1.3 供试品制备

1.3.1 药材样品 取太子参块根，清水洗净表面泥土，去离子水淋洗3遍，阴干，粉碎过80目筛。精确称量0.1 g样品加浓硝酸2 mL，放入聚四氟乙烯消解罐中，置通风橱中待反应不剧烈后加盖密封。消解程序：10 min由室温升温至220 ℃，在220 ℃维持20 min，冷却40 min消解完毕后，通风橱中将酸挥尽，转移至10 mL量瓶中，去离子水定容至刻度。

1.3.2 土壤样品 取混匀的土壤于烘箱60 ℃烘干，研成粉末状，过80目筛，精确称量0.5 g样品加王水12 mL，静置过夜，微波消解。消解程序及测定方法同药材，转移至50 mL量瓶中，去离子水定容至刻度。

1.4 标准溶液制备

精密吸取上述标准溶液适量，分别加入浓硝酸1.8 mL，去离子水定容配成含有As、Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Sb、Sn、Ti、V、Zn、Fe、Mg 、Ca、Al、K、Pb、Hg元素的对照品溶液。未检出元素的检出限(μg·mL-1)分别为：Co-0.004、Ni-0.009、Sn-0.02、V-0.004、As-0.03、Hg-0.02、Cr-0.004、Be-0.03。

1.5 测试条件

采用ICP-AES测定20种无机元素，通过优化工作参数及离峰扣背景法消除干扰。仪器工作参数为：功率13 KW，冷却气流量15 L·min-1，载气流速0.8 L·min-1，辅助气流量0.2 L·min-1，样品提升量为1.5 L·min-1，积分时间：10 s，延迟1 s。所得数据用SPSS16.0软件进行相关性分析。

1.6 加样回收率试验

分别取6份药材与土壤样品，加入一定量的标准品，按上述样品处理及测试方法进行测定，结果见表2。药材各元素回收率为94.8%～103.1%，RSD为1.84%～2.76%；土壤回收率为90.1%～101.8%，RSD为1.86%～4.76%。

表2 太子参药材与土壤加样回收率(n=6)

2 结果与分析

2.1 药材中无机元素的含量特征分析

测定结果表明(见表3)，传统产区太子参中铁、硅、镁、钙、铝、钒、钡、汞、铬含量高于栽培基地太子参，其中铁、镁元素差异最大；不同栽培基地太子参锌元素含量宣城最高，铅元素宣城含量最低。变异系数反映了各组数据的离散程度，太子参药材中无机元素含量的平均变异系数为0.9，其中铁、铝、钒、汞、铬元素变异系数均大于1.5，表明了这些元素在不同产区太子参中有较大差异，钾、铍元素变异系数均小于0.1，则说明在不同产区太子参中含量相近。

2.2 土壤中无机元素含量的特征分析

土壤中无机元素含量见表4，柘荣产区土壤钒、锰元素含量低于其他产区，其他元素间含量差异不明显。与药材中无机元素相比，土壤中不含铍元素。太子参土壤无机元素含量平均变异系数为0.20，其中钒、锰元素的变异系数均大于0.5，铝、锡、锌、镉、铅元素的变异系数均小于0.1。

2.3 药材与土壤间的相关性分析

2.3.1 相关系数分析 对太子参药材及土壤20种无机元素进行双变量相关分析(见表5)，传统产区太子参药材与其土壤中无机元素显著相关(P≤0.01)，栽培基地太子参药材与其土壤中无机元素未见明显相关(P≥0.05)。显著相关表明土壤中无机元素含量直接影响太子参药材中元素含量[12]，非显著相关则表明太子参主要通过选择性吸收调控药材中无机元素[13]。同时对栽培药材与其土壤中无机元素间作相关分析(见表6)[14]，太子参药材与土壤共有5对元素间存在显著相关，其中镁与汞、钾与砷为极显著相关(P≤0.01)，锰与汞、铜与硅、铜与镍为显著相关(P≤0.05)，太子参对镁、钾、锰、铜的吸收受土壤无机元素影响；其余元素在药材和土壤间没有显著相关性，提示栽培太子参对其吸收主要是选择性吸收。

2.3.2 富集系数分析 富集系数(也称吸收系数C，无机元素富集系数=药材内无机元素含量/土壤中无机元素含量×100%)是表示植物从土壤中摄取元素的性能。当C<0.1时表示强烈贫化，C<0.5时相对贫化，0.51.5时相对富集，C>3时强烈富集[12-15]。由太子参富集系数(见表7)可知，各产地太子参对铁、铝、锡、钴、镍、铅、铬、镉元素强烈贫化。不同产地太子参富集系数也有所差异，句容传统产区太子参对钙元素相对富集，柘荣栽培基地太子参则对钾元素相对富集。

表3 太子参药材无机元素分析 /μg·g-1

注：“—”表示“未检出”

表4 太子参土壤无机元素含量分析 /μg·g-1

注：“—”表示“未检出”

表5 太子参药材与土壤中无机元素相关性分析

注：双侧t检验**表示P≤0.01水平显著相关；*表示P≤0.05水平相关

表6 栽培太子参药材与土壤中各无机元素间的相关系数

表6(续)

注：双侧t检验**表示P≤0.01水平显著相关；*表示P≤0.05水平相关

表7 太子参药材中无机元素的富集系数

3 讨论

实验结果表明，太子参药材无机元素含量特征分析，传统产区太子参中铁元素含量极高，与栽培产区太子参相比对钙元素较强的富集作用，且从变异系数及元素间相关性看，铁、钙元素对太子参道地性影响较大。现代研究发现铁元素与对免疫系统有影响的铁依赖酶密切相关[6]，钙元素不仅骨骼形成发育中起重要作用，而且在神经、肌肉应激等生理过程中有举足轻重的作用[16]，这与太子参促进免疫、抗应激的功效相符合。由此可见，铁与钙元素可作为太子参药材品质评价的一项指标，也可能是太子参药材地道性成因的重要因子之一。

药材与土壤无机元素相关性分析显示，传统产区太子参药材与土壤中无机元素的含量显著相关，栽培基地药材与土壤中无机元素的含量均未见明显相关。对栽培基地药材与土壤中无机元素间相关系数分析，土壤中无机元素仅对药材中镁、钾、锰、铜的吸收存在一定影响，太子参可能仍以选择性吸收为主。另外，句容土壤及药材中汞含量偏高，太子参对汞元素的吸收与一些常量元素间存在协同作用，提示太子参种植时应注意控制土壤及施肥过程中重金属元素[17]的浓度，对提高药材品质具有重要意义。

[1] 刘训红，谈献和，曾艳萍，等.不同产地太子参的质量比较研究[J].现代中药研究与实践，2007，21(2)：36-38.

[2] 刘训红，李伟东，蔡宝昌，等.太子参的毛细管电泳指纹图谱研究[J].南京中医药大学学报，2007，23(4)：238-240.

[3] 刘训红，王媚，蔡宝昌，等.太子参GC-MS指纹谱的初步研究[J].中草药，2007，38(1)：113-115.

[4] 刘训红，居文政，蔡宝昌，等.太子参HPLC-MS指纹图谱的初步研究[J].中成药，2008，30(2)：160-163.

[5] 孙丽莉，范锡英，张冬红.黄芩微量元素的含量分析[J].微量元素与健康研究，2005，22(1)：68.

[6] 王丕玉，刘海潮.锌失衡与人体健康[J].中国食物与营养，2007，13(7)：50.

[7] 周祖文.影响中药微量元素的相关因素研究概况[J].微量元素与健康研究，2002，19(1)：66-68.

[8] 邹立思，傅兴圣，刘训红，等.太子参药材中环肽A、B含量分析及其动态研究[J].南京中医药大学学报，2013，29(2)：175-178.

[9] 傅兴圣，邹立思，刘训红，等.UPLC-ESI-TOF MS/MS分析太子参中环肽类成分[J].质谱学报，2013，34(3)：179-184.

[10] 宋建平，曾艳萍，刘训红，等.HPLC-ELSD测定不同产地太子参中多糖的含量[J].上海中医药杂志，2008，42(10)：77-79.

[11] 刘小芳，薛长湖，王玉明，等.刺参中无机元素的聚类分析和主成分分析[J].光谱学与光谱分析，2011，31(11)：3119-3122.

[12] 尹海波，张囡，康廷国.穿龙薯蓣药材和土壤无机元素的相关性分析[J].中国实验方剂学杂志，2011，17(19)：137-141.

[13] 李金亭，张晓伟，魏慧芳，等.牛膝道地与非道地产区药材及土壤中无机元素分析[J].河南师范大学学报，2010，38(3)：131-135.

[14] 宋平顺，张明童，王捷，等.土壤中的无机元素对当归药材道地性的影响[J].甘肃农业大学学报，2013，48(1)：91-96.

[15] 李景严.微量元素与健康综述[C].第七届全国微量元素研究和进展学术研讨会.海南.2007：164-171.

[16] 李梦婕，江韬，魏世强.兰州银滩湿地5种植物对重金属吸附能力的分析[J].环境科学与技术，2011，34(8)：109-114.

[17] 黄青青，刘星，张倩，等.应用ICP-MS和AFS测定含磷肥料中重金属含量[J].光谱学与光谱分析，2014，34(5)：1403-1406.

CorrelationAnalysisofInorganicElementsinPseudostellariaeRadixandItsCorrespondenceSoilfromDifferentCultivationRegions

ZOULisi1，MAYang1，WANGShengnan1，HOUYa1，LIUXunhong1*，LANCaiwu2

(1.NanjingUniversityofChineseMedicine，Nanjing210023，China；2.GuizhouChangHaoChineseMedicineCo.Ltd.，Kaili556000，China)

Objective：To investigate the distribution characteristics and correlation of inorganic elements contents in Pseudostellariae Radix and soils from different cultivation regions.Methods：20 Inorganic elements contents of Pseudostellariae Radix from four major producing areas were detected with ICP-AES and the data obtained was analyzed by SPSS16.0 software.Results：The mean concentration of Fe in Pseudostellariae Radix from traditional production area was higher than that in other areas and the accumulation of Ca was high.The correlation analysis showed that the Pseudostellariae Radix in traditional producing area associated with a significant content of inorganic elements in soil.There existed no relationship between the concentrations of inorganic elements in Pseudostellariae Radix and soil in cultivation bases.Conclusion：There may have some correlations between inorganic elements in Pseudostellariae Radix and Genuine production which provides the reference to realize the cause of Genuine Pseudostellariae Radix.

Pseudostellariae Radix；inorganic elements；soil；correlation analysis

10.13313/j.issn.1673-4890.2016.6.017

2016-01-12)

国家自然科学基金项目(No：81274016；81473312)；国家科技支撑计划项目(2011BAI13B04)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(ysxk-2014)；中央本级重大增减支项目(2060302)

*

刘训红，男，教授，博士生导师，研究方向：中药鉴定与品质评价； Tel：(025)85811511，E-mail：liuxunh1959@sohu.com